基于物聯(lián)網(wǎng)的自動監(jiān)管養(yǎng)殖系統(tǒng)

李斌++曾澤良++李鎮(zhèn)金

摘 要 為了實現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，通過檢測模塊檢測豬舍內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳等參數(shù)，并將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)發(fā)送到子系統(tǒng)模塊中，再通過ZigBee無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到主系統(tǒng)模塊。當豬舍內(nèi)的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長時，主系統(tǒng)通過ZigBee模塊將相關(guān)控制信息發(fā)送到對應子系統(tǒng)，以控制與子系統(tǒng)連接的相關(guān)調(diào)節(jié)模塊，從而實現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，改善豬舍衛(wèi)生環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞 檢測模塊；ZigBee無線通信；調(diào)節(jié)模塊

中圖分類號：TP391.4 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.24.037

智能養(yǎng)殖系統(tǒng)是將各種傳感器技術(shù)、信息化環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、無線通訊技術(shù)等，智能感知環(huán)境信息，以及對生產(chǎn)行為的智能干預和精確、精細飼養(yǎng)于一體的智能化生豬養(yǎng)殖管理系統(tǒng)。就目前的情況來看，國內(nèi)外現(xiàn)有的智能豬場養(yǎng)殖系統(tǒng)只是實現(xiàn)了喂養(yǎng)的智能控制，而對于豬舍環(huán)境的改善方面仍舊采用人工方式，如豬舍的清洗、糞便的清理等。這種智能豬場養(yǎng)殖系統(tǒng)不僅沒有實現(xiàn)真正意義上的智能化，同時還增加了生產(chǎn)成本。本項目將采用傳感器、無線通訊和智能檢測與控制技術(shù)，以實現(xiàn)具有智能喂養(yǎng)、自動清洗豬舍和處理糞便等功能的新一代智能養(yǎng)殖系統(tǒng)研發(fā)[1-4]。該項目能做到智能監(jiān)控豬圈內(nèi)的環(huán)境，在設(shè)計方面能做到更加人性化，且簡單易用，實用性強。

1 養(yǎng)殖系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)

結(jié)合圖1對智能養(yǎng)殖系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)作進一步說明，但養(yǎng)殖系統(tǒng)并不局限于這些實施例。

基于物聯(lián)網(wǎng)的自動監(jiān)管養(yǎng)殖系統(tǒng)，其架構(gòu)如下。本項目的主要研究內(nèi)容是通過檢測模塊檢測豬舍內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳等參數(shù)，并將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)發(fā)送到子系統(tǒng)模塊中，子系統(tǒng)模塊再通過ZigBee無線通信模塊將數(shù)據(jù)包發(fā)送到主系統(tǒng)模塊。當豬舍內(nèi)的溫濕度或二氧化碳濃度不利于豬的成長時，主系統(tǒng)模塊將通過ZigBee模塊將相關(guān)控制信息發(fā)送到對應子系統(tǒng)模塊，這樣就可以控制與子系統(tǒng)連接的相關(guān)調(diào)節(jié)模塊，從而通過相關(guān)的調(diào)節(jié)模塊來調(diào)節(jié)豬舍內(nèi)的溫濕度或二氧化碳濃度，使其達到正常的濃度范圍[5-7]。通過ZigBee無線通信模塊的中間橋梁作用，使主系統(tǒng)能智能的控制各個子系統(tǒng)，達到控制相關(guān)調(diào)節(jié)模塊工作[8]，從而實現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，改善豬舍衛(wèi)生環(huán)境的目的。

2 檢測模塊

檢測模塊包括溫濕度檢測模塊和二氧化碳檢測模塊，分別使用DHT21和MG811傳感器，本文簡單介紹其主要特性。

2.1 DHT21傳感器的特性

第一，將溫濕度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、I2C線集成在一塊芯片上面；第二?？梢越o出全校準相對濕度及溫度值輸出；第三，具有可靠的CRC數(shù)據(jù)傳輸校驗功能；第四，電源電壓范圍為2.4～5.5 V。

2.2 MG811傳感器主要特性

第一，對二氧化碳有良好的靈敏度和選擇性；第二，受溫濕度的變化影響較??；第三，具有良好的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。

3 ZigBee的通信協(xié)議

3.1 協(xié)議組成

ZigBee協(xié)議組成如圖2所示，包括高層應用規(guī)范、應用匯聚層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層。

3.2 ZigBee技術(shù)的主要應用

ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。由于其近距離、低功耗、低數(shù)據(jù)，因此在市場上有各種基于ZigBee的電子設(shè)備，用于醫(yī)療、工業(yè)以及航空、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

3.3 應用的特點

第一，數(shù)據(jù)傳輸速率低：最大是250 kb/s；第二，功耗低：在相同的環(huán)境下，Zigbee的抗干擾性能遠遠高于WiFi和藍牙；第三，成本低：傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速率低，協(xié)議簡單，大大降低了成本；第四，高安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用

AES-128，同時可以靈活確定其安全屬性；第五，網(wǎng)絡容量大：每個Zigbee網(wǎng)絡最多可支持65 535個設(shè)備，也就是說，每個Zigbee設(shè)備可以與另外65 535臺設(shè)備相連接。

4 結(jié)語

本項目的研究目標是研究出一種豬舍環(huán)境控制結(jié)合飼料喂養(yǎng)的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)豬舍的環(huán)境，以及自動控制接收飼料實現(xiàn)按需喂養(yǎng)。利用溫濕度、二氧化碳等傳感器檢測環(huán)境因素，通過主系統(tǒng)控制相關(guān)抽風機、取暖設(shè)備、水閥、紫外線燈等工作。主系統(tǒng)利用ZigBee給子系統(tǒng)發(fā)送信息，從而使子系統(tǒng)控制相關(guān)設(shè)備工作，實現(xiàn)智能化監(jiān)管豬舍，具有縮短豬出欄的時間，改善豬舍的衛(wèi)生環(huán)境，降低豬的病害等優(yōu)點，發(fā)展前景廣闊。另外，養(yǎng)殖系統(tǒng)的工作環(huán)境很復雜，由于豬的生長周期、光強、氨氣、硫化氫等氣味和自然因素影響大。在系統(tǒng)設(shè)計過程中需要進行實際環(huán)境模擬，進行單一環(huán)境壽命檢測和綜合環(huán)境壽命檢測。

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（責任編輯：趙中正）endprint